Краткая история развития пороха

28.06.2022

Краткая история развития пороха

Так как возник порох в Китае? Известный ученый КНР в одной из своих статей приводит данные, что примерно на рубеже V и VI столетий китайский медик изучал свойства селитры, наблюдения которого пригодились спустя лишь несколько столетий, когда впервые научились готовить пороховую смесь. При этом китайцы не остановились на одном составе, а разработали несколько видов пороха с разной скоростью горения. Таким образом, именно этому народу удалось расширить функционал черного песка, сделав его не только взрывчатым, но и воспламенительным веществом. Далее, эти знания пригодились в военном деле. Какое только оружие не было создано на основе этого взрывчатого вещества: стрелы с пороховыми наконечниками, пищаль с мощным пламенем огня, огнестрельное оружие. При этом изначально помыслы в создании этой горючей и взрывчатой смеси были исключительно мирские – создание огненных эффектов. Только годы спустя порох стали применять в военном деле. Если китайцы заложили начало пути развития пороха, то продолжили эту традицию европейские алхимики, разрабатывавшие свои рецепты.

Когда порох дошел до России? Принято считать, что первым использованием черного пороха была оборона Москвы в 1382 году от татар. Именно на эту дату указывают летописи тех лет. При этом существует еще одно упоминание – 1389 год. Эту цифру упоминает Карамзин в своих записях, указывая, что в этом году был завезен в Россию порох из Европы.

Благодаря тому, что китайцам удалось открыть миру, что взрывчатая смесь может не только подрывать, но и бросать снаряды на расстояние, другим изобретателям и ученым было проще донести до умов людей важность совершенствования технологии изготовления пороха, развития этого направления, поиска источников сырья для получения ключевых элементов, т.е. селитры, серы и угля.

Изначально порох применялся в виде порошка, что вызывало ряд технических трудностей. Заряжать орудия сыпучей мягкой смесью было просто неудобно, однако, в то же время, именно такой формат взрывчатой смеси был удобен в качестве целебного эликсира. В качестве рецепта его назначали при гонорее, сифилисе и различных видах «заражений крови». Бытует даже мнение, что именно с такой целью и был изобретен порох, нежели как новое взрывчатое средство. Китайские алхимики искали средство для бессмертия, а изобрели порошковый порох. Затем на смену пороховой мякоти пришли зерна. Случилось это в XV веке.

В России пороховое дело активно начало развиваться к XVI веку. Отмечается активное строительство заводов, поиск новых рецептов, совершенствование технологий производства. В это время взрывчатка особенно часто применяется в военном деле при осаде крепостей. Согласно историческим данным, на момент правления Ивана IV, только взрывного пороха производилось несколько сотен тонн в год. Далее не менее внушительные показатели были только при Петре Великом – до 1000 тонн в год. Именно Петр – реформатор русской артиллерии – заложил пороховые заводы и возвел производство взрывчатой смеси в ранг научно-технических разработок. К слову, завод на реке Охта, Охтинский пороховой завод, функционирует в наши дни и является одним из старейших предприятий Санкт-Петербурга. Во времена петровской эпохи взрывчатка имела различные модификации, каждая их которых применялась для конкретного типа артиллерии. Для каждого вида оружия применялся свой состав черного песка, качество которого ни в чем не уступало лучшим европейским сортам – он был сухим, чистым и мощным.

Существенные перемены произошли только в конце века Просвещения, когда теория изучения дымного пороха была подкреплена и экспериментальными исследованиями. В результате продолжительных изысканий был найдено наилучшее соотношение ингредиентов: 75% нитрата калия, 10% серы и 15% угля. Также в это же время были построены дополнительные заводы, введены новые технологии производства пороха. Существуют даже упоминания о том, что качество российского пороха было наилучшим в мире, а технология его производства – совершенной. XIX век истории пороха в России отмечен наращиванием производственных мощностей. Показатели, по сравнению с петровской эпохой, несколько уменьшились, до 600 тонн в год, однако был обозначен уверенный скачок в модернизации самой сферы вплоть до создания учебных заведений порохового дела. Кроме того, именно русскому ученому принадлежит идея безопасного хранения взрывчатки путем добавления к ней графита. К концу столетия применения взрывчатки в России стало возможным во всех средах: земной, воздушной и даже водной в качестве наполнителя подводных мин.

При использовании взрывчатой смеси в оружейном деле, многие, не только в России, наблюдали существенный недостаток – образование дыма при выстреле и налипание частиц на стенки ствола. С этой проблемой также сумел разобраться именно наш ученый Л.Н. Шишков в 1857 году.

Работы над составом не прекращались ни на минуту. Особо интенсивные разработки были в период использования нарезного оружия в армии многих государств, а также повышения мощности пушек. Несмотря на то, что каждая страна вела свои наблюдения и испытания, состав пороха у всех был практически одинаков. При этом для ружей использовалась мелкозернистая смесь, а для дальнобойных установок – порох с особо крупными фракциями. Процесс производства пороха представлял собой следующие этапы:

1. Измельчение всех компонентов (селитры, серы и угля);

2. Приготовление смеси;

3. Горячее прессование смеси;

4. Зернение смеси;

5. Сортировка;

6. Упаковка.

При этом на каждой стадии важно было использовать установки и инструменты из таких материалов, которые бы не вступали в реакцию с основными химическими компонентами пороховой смеси. Безусловно, производство пороха не могло происходить без необходимых испытаний качества. При этом, каждая смесь проходила как минимум два типа практических тестов – физико-химический и баллистический. Первый заключался в определении технических параметров и качества исходного сырья. Второй – в измерении скорости движения снаряда и давления газов горения. До конца XIX столетия порох оставался единственным взрывчатым веществом, используемым для различных целей, от военного до инженерного дела.

Почему в какой-то момент изучение взрывчатых веществ, не говоря уже о создании новых составов, находилось на катастрофически низком уровне? Все дело в слабом прогрессе естествознания того времени. К сожалению, государства, а точнее их правители были заинтересованы не в просвещении, а в развитии экономии, новых завоеваниях и отстаивания политических интересов далеко за переделами собственных стран. Наука, в частности химия, имела очень узкий спектр применения и развития. Веками химики использовали прежние рецептуры и формулы, передававшиеся из поколения в поколение, без нового развития и совершенствования. И только с появлением капитализма в Европе наука перестала носить схоластический крест и вышла за рамки отсталого сектора просвещенного общества. Хотя капиталисты и считали, что ученые потребляют бюджетные деньги, тем не менее, именно развитие знаний должны были помочь в борьбе с бедностью, повышением благосостояния и определения человеческой свободы и долгосрочного будущего. На фоне этих позитивных мыслей возникает новое направление – органическая химия, которая и дала мощный толчок в отрасли, в том числе, выведении новых формул и создании новых взрывчатых веществ. Появились новые синтезированные составы, в частности нитроглицерин, который и лег в основу производства бездымного пороха. При этом такой очевидный прогресс не был заслугой одного или нескольких ученых. Это был долгожданный коллективный шаг в развитии мировой науки и промышленности. Сотни химиков и инженеров участвовали в разработке нового состава, бездымного, чистого, мощного и быстрого. После многочисленных исследований и экспериментов во Франции был выведен рецепт пироксилинового пластинчатого соединения, физические свойства которого в разы превышали показатели дымного предшественника. Новая взрывчатка была не только эффектнее по всем показателям, но также не давала дыма и не оставлял нагара внутри створа. Эксперименты были продолжены и в России отечественными мастерами на известных заводах изготовления пороха. После ряда неудачных попыток, наконец, был найден новый состав на ацетоно-эфирном растворителе с отличными баллистическими показателями. Однако в силу дороговизны производства, изготовление такого огненного соединения было приостановлено. Тем не менее, Россия не осталась без разработок и представила миру пластинчатый порох для патронов, ленты пироксилинового пороха для орудий. Были открыты новые заводы и фабрики, налажено производство бездымного пороха. В целом вся отрасль по своему масштабу, техническим новшествам и темпам развития превосходила аналогичную сферу в Западной Европе.

Новинкой для европейского сообщества стал новый состав пороха - пироксилино- нитроглицериновый, предложенный известным ученым А. Нобелем. Результатом многочисленных исследований стало улучшение параметров пороха, а именно снижение скорости горения и увеличение химической стойкости смеси. Кроме того, такой порох не сырел, а его изготовление занимало один день, что по тем меркам было настоящей фантастикой, ведь черный порох должен был проходить долгую сушку, занимавшую много недель. Сушить порох следовало при максимально возможной низкой температуре, требовалась именно медленная сушка, которая давала лучшие результаты, нежели испарение влаги при высокой температуре. В народе порох Нобеля приобрел название «баллистит» и был принят на вооружение в немецко говорящих странах.

Еще один вид нитроглицеринового пороха был изобретен в Англии и имел название «кордид», что означало шнур. В этом и была главная особенность этого взрывчатого вещества. По составу кордид был идентичен баллиститу, однако имел иную форму. Пороховая масса спрессовывалась и нарезалась на стержни. В это время в Америке был открыт еще один вид пороха – «индюрит» с большой плотностью, однако его технические недостатки превышали все допустимые показатели, в связи с чем, его выпуск был остановлен.

Безусловно, нельзя рассказать историю пороха, не упомянув достижения Д.И. Менделеева, который провел большую не только теоретическую, но и практическую работу. Менделеев совместно с другими учеными разработал бездымный пироколлодийный порох и успешно провел его испытания в условиях морского боя. Однако, несмотря на первоначальную эйфорию от открытия русского ученого, этот вид взрывчатки так и не был принят в широкое использование в России. Тем не менее, его разработка пришлась кстати в Америке на вооружение армии морского флота в конце XIX века. До этого американские военные использовали кордид – нитроглицириновый порох, который при эксплуатации вызывал большое давление и был опасен при выстреле из крупнокалиберных орудий. Почему менделеевский порох не прижился – не ясно. Бытует мнение, что изготовление такого вида пороха было затратным не в плане финансов, а по количеству расходных материалов. Однако достоверных подтверждений тому нет. Между тем, даже если допустить экономическую невыгоду такого производства, качество пороха было настолько безукоризненным, что претензии к финансовой стороне вопроса должны были быть минимальными. Споры вокруг пироколлодийного пороха длились десятилетия, и даже современные ученые не могут дать этому явлению неприятия объективного объяснения. Уже в ХХ веке Артиллерийский комитет сделал заявление, в котором постановил, что физико-технические преимущества пироколлодийного состава на фоне других взрывчатых смесей не столь существенны, чтобы взять данный вид пороха на вооружение всей страны, при этом производство трудоемко и требует неукоснительно придерживаться технологических предписаний. Возможно, причиной отказа в масштабном производстве менделеевского пороха были более примитивны, как, например, неукоснительное следование западным идеям и достижениям науки, нежели приятие отечественных изобретений. Так, известно, что на одном из крупнейших пороховых заводов главным инженером был француз Мессен, который и наладил процесс изготовления взрывчатой смеси под французский лад. Более того, сам Мессен считался с мнением Менделеева, а другие уже американские изобретатели незаконно позаимствовали разработки нашего ученого и присвоили его изобретение себе. В связи с этим фактом даже в наше время в американской литературной истории можно встретить упоминание о Бернадоу и Конверсом, которые «открыли» пироколлодийный порох. В этом возмутительном факте откровенной кражи нет ничего необычного для тех лет. Наука того исторического периода носила сильный буржуазный оттенок, и часто заслуги наших ученых ни во что не ставились по сравнению с теми же достижениями иностранных мастеров. К счастью, уже сегодня можно наверняка говорить о величайших достижениях и заслугах перед государством Дмитрия Ивановича в деле развития отечественной науки, в том числе, порохового дела.

Таким образом, подводя итог развития пороходелания, к концу XIX столетия в мире существовало четыре вида пороха: пироксилиновый, пироколлодийный, баллиститный и кордидный, каждый из которых особо приветствовался в отдельных странах. Необходимо отметить общность принципов производства взрывчатых веществ на основ нитроцеллюлозы. Также и их составы практически не менялись на протяжении многих лет. Вместе с тем современные смеси серьезно отличаются от предшествующих аналогов. Благодаря современным и высокотехнологичным лабораториям удалось не просто изменить производство и сырьевую базу, но в разы улучшить качественные показатели пороха, в том числе, провести ряд превентивных мер по скорейшему естественному разложению пороха в обычной среде.